Chương I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG I. Nhiệm vụ, phạm vi hệ thống và giới thiệu phần mềm Scala 1. Nhiệm vụ và phạm vi hệ thống Nhà máy Thuỷ điện Sử Pán 1 sẽ được trang bị một hệ thống điều khiển, giám sát, hiện đại, áp dụng công nghệ máy tính. Hệ thống điều khiển, giám sát nhà máy được trang bị nhằm đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và tối ưu hoá chế độ làm việc của hệ thống các thiết bị công nghệ sau: Điều khiển 02 tổ máy H1, H2. Điều khiển trạm phân phối 110kV. Điều khiển các thiết bị phụ trong nhà máy. Các trang thiết bị điều khiển, giám sát phải tuân theo các tiêu chuẩn Quốc tế thông dụng được áp dụng cho nhà máy thuỷ điện và phù hợp với các quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Hệ thống điều khiển toàn nhà máy được thiết kế với cấu trúc phân cấp, dựa trên công nghệ máy tính hóa, đa chức năng, cấu trúc mở và đảm bảo các yêu cầu sau đây: Hệ thống điều khiển phải có cấu trúc hiện đại, phù hợp với quan điểm mới nhất về điều khiển nhà máy thuỷ điện và xu thế phát triển công nghệ kỹ thuật số hiện nay. Có kết cấu modul nhằm đơn giản hoá việc thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm, vận hành và bảo trì. Chức năng điều khiển được xây dựng bằng phần mềm tạo cho hệ thống có tính linh hoạt khi có nhu cầu mở rộng. Cung cấp các chức năng cho SCADA như giám sát, báo tín hiệu, ghi sự kiện, liên lạc dữ liệu và điều khiển từ xa, giao diện vận hành thuận tiện, ổn định và tin cậy. Hệ thống điều khiển phải có chức năng tự kiểm tra để đảm bảo tính sẵn sàng cao và giảm thời gian bảo dưỡng. Với các chức năng điều khiển được xây dựng bằng phần mềm tạo cho hệ thống tín linh hoạt khi có nhu cầu mở rộng. Phù hợp với xu thế phát triển công nghệ kỹ thuật số hiện nay.
Trang 11. Mục đích
Quy trình này quy định nguyên tắc, cách thức vận hành và xử lý sự cố hệ thống điều khiển bằng máy tính DCS Nhà máy thuỷ điện A nhằm đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị, đảm bảo cho Nhà máy vận hành an toàn và hiệu quả kinh tế
1) Công ty B;
2) Ban Giám đốc Nhà máy thủy điện A;
3) Cán bộ an toàn, kỹ thuật, phương thức;
4) Các nhân viên Tổ vận hành;
5) Các nhân viên Tổ sửa chữa
1) Luật Điện lực ngày 03 tháng 12 năm 2004
2) Luật Lao động ngày 08 tháng 06 năm 2012
3) Quy chuẩn kỹ thuật vận hành Nhà máy điện và lưới điện
4) Quy chuẩn kỹ thuật an toàn khai thức thiết trí điện các nhà máy điện và lưới điện
5) Quy trình an toàn điện
6) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn điện
7) Quy trình điều độ hệ thống điện quốc gia
8) Quy trình thao tác hệ thống điện quốc gia
9) Quy trình xử lý sự cố hệ thống điện quốc gia
10) Nội quy lao động của Công ty
Trang 24.2. Viết tắt:
Từ ngữ,
ký hiệu
Giải thích, định nghĩa
ĐĐQG Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (A0)
ĐĐM Trung tâm Điều độ Hệ thống điện miền (A1)
KSĐH Kỹ sư điều hành Hệ thống điện
HTĐ Hệ thống điện
MBA Máy biến áp
TU Máy biến điện áp đo lường
TI Máy biến dòng điện đo lường
DCL Dao cách ly
DTĐ Dao tiếp đất
SCADA Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập số liệu (Supervisory Control And
Data Acquisition)
DCS Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed control system)
Sự cố Là tất cả các sự kiện xảy ra gây hư hỏng thiết bị, làm giảm khả năng của thiết
bị hoặc các chế độ vận hành có nguy cơ gây hư hỏng thiết bị
Trang 3Nhân viên
vận hành
Là tất cả những người tham gia trực tiếp vào dây chuyền sản xuất điện của Công ty gồm: Trưởng ca nhà máy, Trực gian máy, Trực trung tâm, Trực Cụm đầu mối
Trang 45. Nội dung
MỤC LỤC
Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 5
I Nhiệm vụ, phạm vi hệ thống và giới thiệu phần mềm Scala 5
1 Nhiệm vụ và phạm vi hệ thống 5
2 Giới thiệu phần mềm 250 SCALA: 6
2.1 Giới thiệu chung: 6
2.2 Những ưu điểm của Scala: 6
II Giải pháp công nghệ chính 7
1 Cấu trúc hệ thống 7
2 Điều khiển - giám sát từ trung tâm điều độ 7
3 Cấp điều khiển toàn nhà máy 8
4 Điều khiển nhóm 10
5 Mạng điều khiển 15
6 Hệ thống cảnh báo 15
Chương II VẬN HÀNH VÀ XỬ LÝ SỰ CỐ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 16
I Vận hành hệ thống điều khiển 16
1 Đầu tư lắp đặt hệ thống 16
2 Yêu cầu về hệ thống SCADA/EMS 16
3 Nhân lực vận hành 17
4 Điều kiện an toàn 18
5 Kiểm tra thiết bị trong vận hành bình thường 18
II Xử lý sự cố hệ thống điều khiển 19
1 Máy tính trạm vận hành bị treo 19
2 Mất nguồn các máy tính 19
3 Giao diện HIM treo không hiển thị các DI, DO, AI, AO 20
Trang 5Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Section 1.1Nhiệm vụ, phạm vi hệ thống và giới thiệu phần mềm Scala
1 Nhiệm vụ và phạm vi hệ thống
Nhà máy Thuỷ điện Sử Pán 1 sẽ được trang bị một hệ thống điều khiển, giám sát, hiện đại, áp dụng công nghệ máy tính Hệ thống điều khiển, giám sát nhà máy được trang bị nhằm đảm bảo vận hành an toàn, tin cậy và tối ưu hoá chế độ làm việc của hệ thống các thiết
bị công nghệ sau:
- Điều khiển 02 tổ máy H1, H2
- Điều khiển trạm phân phối 110kV
- Điều khiển các thiết bị phụ trong nhà máy
Các trang thiết bị điều khiển, giám sát phải tuân theo các tiêu chuẩn Quốc tế thông dụng được áp dụng cho nhà máy thuỷ điện và phù hợp với các quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam
Hệ thống điều khiển toàn nhà máy được thiết kế với cấu trúc phân cấp, dựa trên công nghệ máy tính hóa, đa chức năng, cấu trúc mở và đảm bảo các yêu cầu sau đây:
- Hệ thống điều khiển phải có cấu trúc hiện đại, phù hợp với quan điểm mới nhất về điều khiển nhà máy thuỷ điện và xu thế phát triển công nghệ kỹ thuật số hiện nay
- Có kết cấu modul nhằm đơn giản hoá việc thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm, vận hành và bảo trì
- Chức năng điều khiển được xây dựng bằng phần mềm tạo cho hệ thống có tính linh hoạt khi có nhu cầu mở rộng
- Cung cấp các chức năng cho SCADA như giám sát, báo tín hiệu, ghi sự kiện, liên lạc
dữ liệu và điều khiển từ xa, giao diện vận hành thuận tiện, ổn định và tin cậy
- Hệ thống điều khiển phải có chức năng tự kiểm tra để đảm bảo tính sẵn sàng cao và giảm thời gian bảo dưỡng
- Với các chức năng điều khiển được xây dựng bằng phần mềm tạo cho hệ thống tín linh hoạt khi có nhu cầu mở rộng
- Phù hợp với xu thế phát triển công nghệ kỹ thuật số hiện nay
Trang 6- Liên lạc kết nối mạng giữa các thiết bị máy tính.
2.1.Giới thiệu chung:
- Scala (Scalable Language - Ngôn ngữ có khả năng mở rộng) là ngôn ngữ lập trình đa mẫu hình, được thiết kế tích hợp các tính năng của lập trình hướng đối tượng và lập trình hàm
- Scala chạy trên nền máy ảo Java và nó tương thích hoàn toàn với Java Ngoài ra nó cũng có thể chạy trên NET, tuy nhiên chưa ổn định
- Scala có kiểu biên dịch giống Java nên nó có thể đọc được các thư viện của Java
- Ở Scala, một số cấu trúc phức tạp của môi trường Java hay NET đã được loại bỏ và thêm vào một số đặc tính ưu việt hơn
2.2.Những ưu điểm của Scala:
- Scala ngắn gọn, súc tích, dễ đọc, dễ học, dễ hiểu Các cấu trúc của Scala rất nhẹ và súc tích, cho phép khai triển và có thể giảm kích thước của mã nguồn ít nhất hai hoặc ba lần
so với Java
- Vì thế nó giúp cho việc viết mã nhanh hơn và việc khai thác cũng dễ hơn
- Scala rất chính xác vì nó được trang bị hệ thống phát hiện và tránh nhiều lỗi ứng dụng tại thời điểm biên dịch
- Scala có tính mở rộng Nó cung cấp một ngôn ngữ máy độc đáo, dễ dàng thêm các cấu trúc ngôn ngữ mới theo hình thức thư viện, giúp hỗ trợ lập trình dựa trên các thư viện hàm có sẵn
- Chính vì mã của Scala rất ngắn gọn, súc tích nên các dự án thường tận dụng ưu điểm này của scala kết hợp với Specs2 (ngôn ngữ đặc tả) để thực hiện tự động kiểm tra
Trang 7Section 1.2 Giải pháp công nghệ chính
Căn cứ vào quy mô nhà máy, yêu cầu vận hành và vai trò của nhà máy trong lưới điện khu vực, thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát toàn nhà máy với các cấp điều khiển -giám sát như sau:
- Các thiết bị điều khiển - giám sát và quản lý dữ liệu cấp toàn nhà máy: được bố trí tại phòng điều khiển trung tâm Tại cấp này thiết kế các thiết bị có chức năng SCADA
- Các thiết bị điều khiển cấp nhóm cho các tổ máy, các hệ thống kích từ, điều tốc, các
hệ thống thiết bị phụ: được bố trí tại khu vực phòng điều khiển trung tâm nhằm thuận tiện cho người vận hành thao tác
- Các thiết bị điều khiển tại chỗ: để điều khiển trực tiếp các quá trình công nghệ như hệ thống điện tự dùng, hệ thống cấp nước kỹ thuật
- Các cấp điều khiển hệ thống điều khiển được vận hành theo nguyên tắc phân cấp, thông qua thiết bị chuyển đổi chế độ điều khiển, nghĩa là tại một thời điểm hệ thống thiết bị công nghệ chỉ được phép điều khiển ở một mức
Nguồn cung cấp cho hệ thống điều khiển bao gồm:
- Nguồn điện xoay chiều: sử dụng điện áp 230VAC
- Nguồn điện một chiều: sử dụng điện áp 220VDC
Nguồn cung cấp cho hệ thống được bố trí riêng rẽ để đạt được độ an toàn cao nhất khi
có sự cố trong mạch cấp nguồn
Danh sách các dữ liệu trao đổi với hệ thống SCADA/EMS của các trung tâm điều độ sẽ được chủ đầu tư thỏa thuận với EVN và ghi rõ trong thỏa thuận đấu nối nhưng ít nhất phải bao gồm các dữ liệu sau:
Các dữ liệu trạng thái:
- Tổ máy phát (vận hành/không vận hành)
- Máy cắt đầu cực (đóng/cắt/không xác định)
- Máy cắt của Trạm phân phối 110kV (đóng/cắt/không xác định)
Trang 8- Dao cách ly (đóng/mở)
Các dữ liệu thông số vận hành:
- Điện áp thanh cái (kV)
- Công suất tác dụng và phản kháng của các lộ đường dây (kW/kVAr)
- Công suất đang phát của tổ máy (kW/kVAr)
- Tần số (Hz)
- Dòng điện (A)
Các dữ liệu điều khiển đầu ra:
- Máy cắt trạm biến áp (đóng/cắt)
- Máy cắt xuất tuyến (đóng/cắt)
- Dao cách ly (đóng/mở)
Các loại tín hiệu cảnh báo quan trọng khác theo yêu cầu của điều độ hệ thống điện
Hệ thống điều khiển và giám sát nhà máy làm nhiệm vụ điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình vận hành các hệ thống thiết bị trong nhà máy Tất cả các thông tin phải được hiển thị để người vận hành có thể nhanh chóng thu nhận một cách chính xác, từ đó đưa ra các lệnh điều khiển cần thiết
Các chức năng SCADA (đối thoại vận hành, thu thập dữ liệu, cảnh báo và thông báo sự kiện, lưu trữ dữ liệu, hiển thị và in ấn) được thực hiện bằng trạm vận hành bằng máy tính Ngoài ra các thiết bị cần thiết cho tiếp nhận dữ liệu và đo lường, hệ thống thanh cái dữ liệu, các bộ đấu nối thanh cái, thiết bị giám sát và truyền tín hiệu cần phải được trang bị đồng bộ với các thiết bị trên
Các thiết bị điều khiển chính ở cấp điều khiển nhà máy được bố trí tại phòng điều khiển trung tâm bao gồm:
- Hai (03) trạm vận hành số 01, số 02, số 03 (Operating Work Stations-OWS)
- Một (01) trạm kỹ thuật máy tính sách tay (Engineering station-ES)
- Một (01) trạm đồng bộ thời gian (GPS/NTP)
- Hệ thống 02 máy in
Trang 9- Hai cổng kết nối với trung tâm điều độ.
Section 4.1 Trạm vận hành
Nhà máy thuỷ điện Sử Pán 1 được trang bị 02 trạm vận hành là các máy tính có cấu hình mạnh, đảm bảo khả năng giám sát và điều khiển toàn bộ nhà máy và trạm 110kV Trạm vận hành số 01, số 02 được đặt ở phòng điều khiển trung tâm nhà máy Các trạm phải có khả năng điều khiển, giám sát, phải ghi nhận, khởi động, in và hiển thị trên màn hình các loại tín hiệu, sự kiện, cảnh báo, tình trạng thiết bị, các dữ liệu không bình thường và dữ liệu quá khứ.v.v theo yêu cầu hay ngay khi có các báo động
Trạm vận hành phải xử lý ít nhất, nhưng không hạn chế các chức năng sau:
- Thực hiện các tính toán, cập nhật số liệu, lưu trữ và hiển thị dữ liệu quá khứ
- Giám sát các bước trình tự khởi động tổ máy, đưa ra các sự kiện và thông báo, hiển thị các sơ đồ công nghệ, các giá trị đo lường, các số liệu và các đường cong đặc tính
- Ra lệnh khởi động, dừng máy, điều chỉnh công suất tác dụng và phản kháng, chế độ làm việc của tổ máy…cho các bộ điều khiển nhóm tổ máy
Mọi hoạt động phải được thực hiện thông qua bàn phím và các phím chức năng
Trang 10Section 4.2 Trạm kỹ thuật
Trạm kỹ thuật của nhà máy là 01 phần của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng một máy tính cá nhân kiểu xách tay, có khả năng kết nối với hệ thống điều khiển qua mạng điều khiển và nối trực tiếp bảng điều khiển nhóm Trạm kỹ thuật phải cung cấp các phương tiện cho việc bảo dưỡng, nâng cấp, thay đổi phần cứng và phần mềm, đào tạo vận hành và chuyển giao công nghệ
Các nhiệm vụ của trạm kỹ thuật bao gồm:
- Phát triển hệ thống phần mềm
- Lập trình và hiệu chỉnh các ứng dụng
- Thiết lập và chỉnh sửa cơ sở dữ liệu
- Thiết lập và chỉnh sửa biểu đồ, bảng số liệu và hồ sơ
- Thiết lập các tham số ban đầu
- Khôi phục các dữ liệu vận hành quá khứ
- Quản lý hệ thống
- Chuẩn đoán các sự cố
Section 4.3 Trạm SCADA
Trạm SCADA có nhiệm vụ thu thập các thông số vận hành của nhà máy, lưu trữ thông
số và kết nối với hệ thống SCADA của trung tâm điều độ (A1)
Trạm SCADA được kết nối trực tiếp với hệ thống mạng điều khiển của nhà máy và phải liên lạc được với trung tâm điều độ thông qua 02 cổng gateway độc lập
Trạm máy chủ hỗ trợ đầy đủ các trức năng, dịch vụ để có thể trao đổi thông tin với các trung tâm điều độ
Section 4.4 Các máy in
Tại phòng điều khiển trung tâm nhà máy trang bị một máy in sự kiện và một máy in laser Các máy in được cắm trực tiếp vào mạng điều khiển Phục vụ việc in ấn các sự kiện,
sự cố, các thông số vận hành của hệ thống
Cấp điều khiển nhóm bao gồm các bộ điều khiển sau:
Trang 11- Bộ điều khiển tại chỗ tổ máy – và thiết bị phụ H1, H2 (TUABINE & AUXILIARY #1 – TACP1, TUABINE & AUXILIARY #2 – TACP2)
- Tủ kích từ H1, H2 (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR PANEL #1 - AVRP1, AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR PANEL #2 - AVRP2)
- Tủ điều khiển chung (COMMON CONTROL BOARD - CCB)
- Các tủ bảo vệ đo lường tổ máy H1, H2 (GENERATOR RELAY & METERING PANAL #1 – GRMP1, GENERATOR RELAY & METERING PANAL #2 – GRMP2)
- Tủ máy biến áp và hòa đồng bộ (TRANSFORMER CUM SYNCHRONIZING CONTROL PANEL – TSCP)
- Tủ bảo vệ máy biến áp (TRANSFORMER PROTECTION PANEL)
- Các tủ bảo vệ, đo lường đường dây (LINE RELAY & METERING PANEL #1 – LRMP – 1, LINE RELAY & METERING PANEL #2 – LRMP – 2)
- Thiết bị cuối từ xa RTU trạm 110KV (SWITCH YARD RTU)
Section 5.1 Điều khiển tổ máy
Điều khiển tổ máy bao gồm các chức năng điều khiển và giám sát tổ tuabin-máy phát, các thiết bị phụ tổ máy Các trình tự khởi động và ngừng máy được cài đặt trong bộ điều khiển tổ máy
(a) Logic khởi động tổ máy
- Các điều kiện khởi động tổ máy:
1) Máy đang ở trạng thái ngừng
2) Khóa chế độ để ở vị trí “Run Mode”
3) Bơm nước kỹ thuật không có lỗi
4) Hệ thống kích trục ở chế độ từ xa
5) Hệ thống dầu áp lực ở chế độ từ xa
6) Động cơ bơm một chiều hệ thống nước chèn trục ở chế độ từ xa
7) Hệ thống nước kỹ thuật ở chế độ từ xa
8) Áp lực khí chèn trục tốt
Trang 12- Khởi động các thiết bị phụ:
9) Lệnh giải trừ khí chèn trục > Giám sát khí chèn trục đã được giải trừ; 10) Lệnh chạy bơm nước kỹ thuật > Giám sát bơm nước kỹ thuật làm việc; 11) Giám sát mức dầu hệ thống dầu áp lực OPU đảm bảo;
12) Giám sát áp lực hệ thống nước kỹ thuật đảm bảo;
13) Giám sát bơm dầu áp lực cao OPU không lỗi;
14) Lệnh khởi động bơm dầu áp lực OPU;
15) Giám sát áp lực dầu áp lực đảm bảo
16) Giám sát bơm dầu áp lực OPU chạy
17) Giám sát mức dầu hệ thống dầu áp lực OPU đảm bảo
18) Giám sát áp lực hệ thống nước kỹ thuật đảm bảo
19) Giám sát lưu lượng nước chèn trục đảm bảo
20) Giám sát lưu lượng nước làm mát ổ hướng tuabine đảm bảo
21) Giám sát lưu lượng nước làm mát dầu OPU đảm bảo
22) Giám sát hệ thống phanh đã giải trừ
23) Giám sát cánh hướng nước đóng hoàn toàn
24) Giám sát tổ máy ở trạng thái tĩnh
25) Giám sát van cân bằng van đĩa đóng
26) Giám sát van đĩa đóng
27) Giám sát đã giải trừ rơ le đầu ra 86FT
28) Giám sát máy cắt đầu cực đang cắt
29) Giám sát hệ thống kích trục làm việc
30) Giám sát không có tính hiệu từ bảo vệ tổ máy
31) Giám sát nút bấm ngừng sự cố đã giải trừ
- Tự động khởi động theo logic:
1) Lệnh mở van cân bằng > Giám sát van cân bằng mở hoàn toàn;
2) Giám sát cân bằng áp lực trước và sau van đĩa;
3) Sau thời gian trễ 15s;
Trang 134) Lệnh mở van đĩa > Giám sát van đĩa mở hoàn toàn;
5) Sau thời gian trễ 10s;
6) Lệnh đóng van cân bằng > Giám sát van cân bằng đóng hoàn toàn > Van đĩa mở hoàn toàn;
7) Cấp xung 7s giải trừ hệ thống phanh > Giám sát hệ thống phanh giải trừ;
8) Lệnh khởi động hệ thống kích trục > Giám sát hệ thống kích trục làm việc, tổ máy quay;
9) Khi tốc độ > 90%;
10) Lệnh dừng hệ thống kích trục, khởi động hệ thống kích từ;
11) Tăng điện áp máy phát lên định mức, bộ hòa đồng bộ ở chế độ tự đông;
12) Lệnh khởi động hòa đồng bộ > Giám sát bộ hòa đồng bộ làm việc;
13) Đóng máy cắt đầu cực;
(b) Logic ngừng máy
- Logic ngừng bình thường tổ máy:
1) Tổ máy đang vận hành;
2) Lệnh ngừng tổ máy;
3) Lệnh cắt máy cắt đầu cực;
4) Giám sát máy cắt đầu cực mở;
5) Lệnh đóng hoàn toàn cánh hướng;
6) Giám sát máy cắt đầu cực mở, van đĩa mở;
7) Lệnh đóng van đĩa;
8) Giám sát tốc độ < 90%;
9) Đưa hệ thống bơm kích trục vào làm việc;
10) Giám sát tốc độ < 88%;
11) Lệnh dừng hệ thống kích từ;
12) Giám sát tốc độ < 20%;
13) Lệnh phanh tổ máy;
14) Giám sát tổ máy ngừng hoàn toàn;